壓縮比可變v型內燃機的製作方法
2023-06-03 01:58:11
專利名稱：壓縮比可變v型內燃機的製作方法
技術領域：
本發明涉及壓縮比可變V型內燃機。
背景技術：
一般地，內燃機載荷越低，熱效率越惡化，因此，期望提高內燃機低載荷時的機械壓縮比((上止點氣缸容積+行程容積)/上止點氣缸容積)以提高膨脹比，由此來改善熱效率。為此,公知通過使氣缸體與曲軸箱相對 移動而使氣缸體與曲軸之間的距離變化，由此來使機械壓縮比變化。在V型內燃機中，提出有使兩個氣缸組的各自的氣缸體部分分別沿著各氣缸組的氣缸中心線相對於曲軸箱相對移動的技術,但難以利用一個聯杆機構(或者凸輪機構)使各氣缸組部分相對移動，各氣缸組部分分別需要一對聯杆機構(或者凸輪機構)，因此整體上需要兩對聯杆機構。為了減少聯杆機構的數量，提出有如下的壓縮比可變V型內燃機使兩個氣缸組的氣缸體一體化，並利用一對聯杆機構使這樣一體化了的氣缸體相對於曲軸箱相對移動(參照專利文獻I)。專利文獻I :日本特開2005-113743在上述的壓縮比可變V型內燃機中，當使氣缸體相對於曲軸箱相對移動之際，若從正面觀察時使兩個氣缸組之間的氣缸體中心線與穿過內燃機曲軸的中心的內燃機中心線一致，則在氣缸體的各移動位置中，一方的氣缸組中的位於上止點的連杆的中心線與氣缸中心線之間的角度等於另一方的氣缸組中的位於上止點的連杆的中心線與氣缸中心線之間的角度，能夠使一方的氣缸組的機械壓縮比等於另一方的氣缸組的機械壓縮比。然而，為了使氣缸體相對於曲軸箱相對移動，有時使用簡單的聯杆機構，在該情況下，氣缸體沿圓弧軌道移動。一般設置成當氣缸體位於距離曲軸最近的最下位置時以及氣缸體位於距離曲軸最遠的最上位置時，從正面觀察時使兩個氣缸組之間的氣缸體中心線與穿過內燃機曲軸的中心的內燃機中心線一致，此時，能夠使一方的氣缸組的機械壓縮比等於另一方的氣缸組的機械壓縮比。然而，當氣缸組位於除此以外的位置時，從正面觀察時兩個氣缸組之間的氣缸體中心線相對於穿過內燃機曲軸的中心的內燃機中心線始終朝相同側離開，一方的氣缸組的機械壓縮比並不等於另一方的氣缸組的機械壓縮比。這樣，當在兩個氣缸組之間產生有大的機械壓縮比的差時，難以消除兩個氣缸組之間的產生輸出差，但是，若兩個氣缸組之間的機械壓縮比的差小，則能夠藉助點火正時控制等將兩個氣缸組的產生輸出差大致消除。
發明內容
因而，本發明的目的在於，在使兩個氣缸組的氣缸體一體化並使一體化了的氣缸體以從內燃機曲軸離開的方式相對於曲軸箱沿著圓弧軌道相對移動的壓縮比可變V型內燃機中，使得在氣缸體的各位置處兩個氣缸組之間的機械壓縮比差不那麼大。
基於本發明的第一技術方案所記載的壓縮比可變V型內燃機，該壓縮比可變V型內燃機使兩個氣缸組的氣缸體一體化、並使一體化了的上述氣缸體以從內燃機曲軸離開的方式相對於曲軸箱沿著圓弧軌道相對移動，上述壓縮比可變V型內燃機的特徵在於，上述圓弧軌道設定成當上述氣缸體位於距離上述內燃機曲軸最近的最下位置時以及上述氣缸體位於上述最下位置與距離上述內燃機曲軸最遠的最上位置之間的特定位置時，一方的氣缸組側的機械壓縮比等於另一方的氣缸組側的機械壓縮比。 基於本發明的第二技術方案所記載的壓縮比可變V型內燃機，其特徵在於，在第一技術方案所記載的壓縮比可變V型內燃機中，上述特定位置設定成使得與從上述最下位置到上述特定位置的上述氣缸體的各位置對應的機械壓縮比適合從最小內燃機載荷運轉到最大內燃機載荷的約70 %的內燃機載荷運轉的各運轉。
基於本發明的第三技術方案所記載的壓縮比可變V型內燃機，其特徵在於，在第一技術方案所記載的壓縮比可變V型內燃機中，上述特定位置設定在從上述最下位置到上述最上位置的上述圓弧軌道上的、距離上述最下位置約2/3的位置。基於本發明的第四技術方案所記載的壓縮比可變V型內燃機，其特徵在於，在第一至第三技術方案中的任一技術方案所記載的壓縮比可變V型內燃機中，當上述氣缸體位於上述最下位置時以及上述氣缸體位於上述特定位置時，從正面觀察時，上述氣缸體的中心軸線與穿過上述內燃機曲軸的中心的內燃機中心軸線一致，一方的氣缸組側的機械壓縮比等於另一方的氣缸組的機械壓縮比，從正面觀察時，上述氣缸體位於上述最下位置與上述特定位置之間時的上述氣缸體的中心軸線、與上述氣缸體位於上述特定位置與上述最上位置之間時的上述氣缸體的中心軸線，從上述內燃機中心軸線相互朝相反側離開。基於本發明的第五技術方案所記載的壓縮比可變V型內燃機，其特徵在於，在第一至第三技術方案中的任一技術方案所記載的壓縮比可變V型內燃機中，當上述氣缸體位於上述最下位置時，從正面觀察時，上述氣缸體的中心軸線相對於穿過上述內燃機曲軸的中心的內燃機中心軸線具有銳角的傾斜，一方的氣缸組的氣缸中心軸線與上述內燃機中心軸線之間的第一銳角角度小於另一方的氣缸組的氣缸中心軸線與上述內燃機中心軸線之間的第二銳角角度，一方的氣缸組側的機械壓縮比等於另一方的氣缸組的機械壓縮比，當上述氣缸體相對於上述曲軸箱沿著上述圓弧軌道相對移動時，從正面觀察時，上述氣缸體沿著上述內燃機中心軸線方向移動、並以上述最下位置為基準朝上述另一方的氣缸組側方向平行移動，當上述氣缸體位於上述特定位置時，一方的氣缸組側的機械壓縮比等於另一方的氣缸組的機械壓縮比。在基於本發明的第一技術方案所記載的壓縮比可變V型內燃機中，使兩個氣缸組的氣缸體一體化、並使一體化了的上述氣缸體以從內燃機曲軸離開的方式相對於曲軸箱沿著圓弧軌道相對移動，其中，圓弧軌道設定成當氣缸體位於距離內燃機曲軸最近的最下位置時以及氣缸體位於最下位置與距離內燃機曲軸最遠的最上位置之間的特定位置時，一方的氣缸組側的機械壓縮比等於另一方的氣缸組側的機械壓縮比，上述特定位置。與此相對，在一般的壓縮比可變V型內燃機中，圓弧軌道設定成當氣缸體位於最下位置時以及氣缸體位於最上位置時，一方的氣缸組側的機械壓縮比等於另一方的氣缸組的機械壓縮比，由此，除了一方的氣缸組側的機械壓縮比等於另一方的氣缸組側的機械壓縮比時以外，一方的氣缸組的機械壓縮比始終高於另一方的氣缸組的機械壓縮比，存在一方的氣缸組的機械壓縮比與另一方的氣缸組的機械壓縮比之差非常大的情況。然而，根據基於本發明的第一技術方案所記載的壓縮比可變V型內燃機，當氣缸體位於最下位置與特定位置之間時，一方的氣缸組的內燃機壓縮比高於另一方的氣缸組的機械壓縮比，但是，當氣缸體位於特定位置與最上位置之間時，另一方的氣缸組的機械壓縮比高於一方的氣缸組的機械壓縮比，因此，能夠使氣缸體的各位置處的一方的氣缸組的機械壓縮比與另一方的氣缸組的機械壓縮比之差不那麼大。根據基於本發明的第二技術方案所記載的壓縮比可變V型內燃機，在第一技術方案所記載的壓縮比可變V型內燃機中，特定位置設定成使得與從最下位置到特定位置的氣缸體的各位置對應的機械壓縮比適合 從最小內燃機載荷運轉到最大內燃機載荷的約70%的內燃機載荷運轉的各運轉，由此，在除了最大內燃機載荷附近的高載荷運轉之外的通常運轉時，氣缸體被設定在從最下位置到特定位置附近之間的位置以便能夠實現適合各運轉的機械壓縮比，能夠使一方的氣缸組的機械壓縮比與另一方的氣缸組的機械壓縮比之差不那麼大。基於本發明的第三技術方案所記載的壓縮比可變V型內燃機的特徵在於，在第一技術方案所記載的壓縮比可變V型內燃機中，特定位置設定在從最下位置到最上位置的圓弧軌道上的、距離最下位置約2/3的位置，由此，在氣缸體被設定在從最下位置到特定位置附近之間的位置的高機械壓縮比側的通常運轉中，能夠使第一氣缸組的機械壓縮比與第二氣缸組的機械壓縮比之差不那麼大。基於本發明的第四技術方案所記載的壓縮比可變V型內燃機的特徵在於，在第一至第三技術方案中的任一技術方案所記載的壓縮比可變V型內燃機中，當氣缸體位於最下位置時以及氣缸體位於特定位置時，從正面觀察時，氣缸體的中心軸線與穿過內燃機曲軸的中心的內燃機中心軸線一致，一方的氣缸組側的機械壓縮比等於另一方的氣缸組的機械壓縮比，從正面觀察時，氣缸體位於最下位置與特定位置之間時的氣缸體的中心軸線、與氣缸體位於特定位置與最上位置之間時的氣缸體的中心軸線，從內燃機中心軸線相互朝相反側離開，由此，當氣缸體位於最下位置與特定位置之間時，一方的氣缸組的機械壓縮比高於另一方的氣缸組的機械壓縮比，當氣缸體位於特定位置與最上位置之間時，另一方的氣缸組的機械壓縮比高於一方的氣缸組的機械壓縮比，氣缸體的中心軸線與內燃機中心軸線之間的最大離開距離變小，因此，易於使得氣缸體的各位置處的兩個氣缸組之間的機械壓縮比不那麼大。基於本發明的第五技術方案所記載的壓縮比可變V型內燃機的特徵在於，在第一至第三技術方案中的任一技術方案所記載的壓縮比可變V型內燃機中，當氣缸體位於最下位置時，從正面觀察時，氣缸體的中心軸線相對於穿過內燃機曲軸的中心的內燃機中心軸線具有銳角的傾斜，一方的氣缸組的氣缸中心軸線與內燃機中心軸線之間的第一銳角角度小於另一方的氣缸組的氣缸中心軸線與內燃機中心軸線之間的第二銳角角度，一方的氣缸組側的機械壓縮比等於另一方的氣缸組的機械壓縮比，當氣缸體相對於曲軸箱沿著圓弧軌道相對移動時，從正面觀察時，氣缸體沿著內燃機中心軸線方向移動、並以最下位置為基準朝另一方的氣缸組側方向平行移動，當氣缸體位於特定位置時，一方的氣缸組側的機械壓縮比等於另一方的氣缸組的機械壓縮比，由此，當氣缸體位於最下位置與特定位置之間時，一方的氣缸組的機械壓縮比高於另一方的氣缸組的機械壓縮比，當氣缸體位於特定位置與最上位置之間時，另一方的氣缸組的機械壓縮比高於一方的氣缸組的機械壓縮比，氣缸體的中心軸線與內燃機中心軸線之間的最大離開距離變小，因此，易於使得氣缸體的各位置處的兩個氣缸組之間的機械壓縮比不那麼大。
圖I是示出基於本發明的壓縮比可變V型內燃機的實施方式的概要圖。圖2是用於對圖I的壓縮比可變V型內燃機中的機械壓縮比的變更進行說明的圖。
圖3是用於對使圖I的壓縮比可變V型內燃機的氣缸體移動的聯杆機構進行說明的圖。圖4是示出相對於氣缸體的位移量的機械壓縮比的變化的曲線圖。圖5是示出相對於氣缸體的位移量的兩個氣缸組之間的機械壓縮比的偏差的變化的曲線圖。圖6是示出基於本發明的壓縮比可變V型內燃機的另一實施方式的概要圖。圖7是用於對圖6的壓縮比可變V型內燃機中的機械壓縮比的變更進行說明的圖。
具體實施例方式圖I是示出基於本發明的壓縮比可變V型內燃機的實施方式的概要圖。在該圖中，10是氣缸體。在氣缸體10中，第一氣缸組側部分IOa和第二氣缸組側部分IOb形成一體。本V型內燃機為火花點火式內燃機，在氣缸體10的第一氣缸組側部分IOa以及第二氣缸組側部分IOb分別安裝有氣缸蓋，在各氣缸蓋針對每個氣缸均安裝有火花塞。在各氣缸蓋形成有進氣口以及排氣口，各進氣口經進氣門與各氣缸連通，各排氣口經排氣門與各氣缸連通。針對每個氣缸蓋均連接有進氣歧管以及排氣歧管，各進氣歧管相互獨立或者匯合併經空氣濾清器與大氣連通，各排氣歧管相互獨立或者匯合併經催化劑裝置與大氣連通。本V型內燃機也可以是柴油機。一般地，內燃機載荷越低則熱效率越惡化，因此，若提高內燃機低載荷時的機械壓縮比從而提高膨脹比的話，則在膨脹行程中活塞的做功期間變長，因此能夠改善熱效率。機械壓縮比為上止點曲軸角度處的氣缸容積Vl與行程容積V2之和相對於上止點曲軸角度處的氣缸容積Vl的比例(V1+V2)/V1，等於膨脹行程的膨脹比。由此，在本V型內燃機中，使氣缸體10相對於曲軸箱(未圖不)相對移動，使氣缸體10與內燃機曲軸(未圖不)之間的距離變化，由此使第一氣缸組與第二氣缸組的機械壓縮比變化，例如以使得內燃機載荷越低則越提高機械壓縮比的方式對機械壓縮比進行控制。並且，由於當提高機械壓縮比時易於產生爆震，因此也可以使難以發生爆震的內燃機低載荷時的機械壓縮比高於內燃機高載荷時的機械壓縮比。其次，對用於使氣缸體相對於曲軸箱相對移動的聯杆機構進行說明。如圖I所示，在氣缸體10中，在第一氣缸組側部分IOa的側面下部設置有第一支架20a，在第二氣缸組側部分IOb的側面下部設置有第二支架20b。第一支架20a經第一連結軸26a與固定於第一齒輪21a的旋轉軸22a的第一臂23a連結，第二支架20b經第二連結軸26b與固定於第二齒輪21b的旋轉軸22b的第二臂23b連結。在與內燃機曲軸正交而沿水平方向延伸的驅動軸24配置有第一蝸輪25a和第二蝸輪25b，在第一蝸輪25a嚙合有第一齒輪21a，在第二蝸輪25b嚙合有第二齒輪21b。通過使驅動軸24旋轉，第一蝸輪25a以及第二蝸輪25b分別使第一齒輪21a以及第二齒輪21b朝相同方向(在圖I中為逆時針方向)轉動。由此，經旋轉軸22a以及22b使第一臂23a以及第二臂23b朝相同方向轉動，這樣，從正面觀察時，能夠使氣缸體10邊沿著第一連結軸26a以及第二連結軸26b的圓弧軌道在水平方向(在圖I中為第二氣缸組側方向)移動邊在上下方向(穿過內燃 機曲軸中心CC的內燃機中心軸線CL方向)相對於曲軸箱相對移動。這樣，通過對驅動軸24的旋轉次數進行控制，能夠將氣缸體設定在期望位置。圖2是用於對圖I的壓縮比可變V型內燃機中的機械壓縮比的變更進行說明的圖。在該圖中，CC為內燃機曲軸的中心，TDC I以及BDCl是距離內燃機曲軸最近的氣缸體的最下位置處的第一氣缸組的氣缸的活塞銷的上止點位置以及下止點位置，TDC 2以及BDC2是氣缸體的最下位置處的第二氣缸組的氣缸的活塞銷的上止點位置以及下止點位置。在本實施方式中，第一氣缸組的氣缸中心線與第二氣缸組的氣缸中心線的從正面觀察的交點BC在氣缸組的最下位置處與內燃機曲軸中心CC 一致。並且，在氣缸組的最下位置處，穿過從正面觀察的交點BC的氣缸組的中心軸線、和穿過內燃機曲軸的中心CC的內燃機中心軸線CL 一致，如圖I所示，從正面觀察時，第一氣缸組的氣缸中心軸線La與內燃機中心軸線CL之間的第一銳角角度TH I等於第二氣缸組的氣缸中心軸線Lb與內燃機中心軸線CL之間的第二銳角角度TH 2。氣缸體藉助圖I的相對移動機構在圓弧軌道上移動，因此，當時氣缸體朝上方向(內燃機中心軸線方向)移動距離LI時，氣缸體同時朝第二氣缸組側方向平行移動距離Dl0由此，原本在氣缸體的最下位置處與內燃機中心軸線CL 一致的氣缸體的中心軸線BL從內燃機中心軸線CL朝第二氣缸組側方向離開距離Dl而到達BL』所示的位置。並且，從正面觀察的交點BC到達BC』所示的位置，第一氣缸組的氣缸的活塞銷的上止點位置以及下止點位置分別到達TDC1』以及BDC1』，第二氣缸組的氣缸的活塞銷的上止點位置以及下止點位置分別到達TDC2』以及BDC2』。Al』是內燃機曲軸與氣缸體共同移動時的第一氣缸組的氣缸的活塞銷的假想上止點位置，A2』是內燃機驅動與氣缸體共同移動時的第二氣缸組的氣缸的活塞銷的假想上止點位置。這樣,通過氣缸體朝上方移動，在第一氣缸組以及第二氣缸組中，上止點的活塞銷的位置從Al』以及A2』分別朝TDC1』以及TDC2』下降，因此上止點曲軸角度的氣缸容積變大，另一方面，行程容積(TDC I與BDCl之間、TDC2與BDC2之間、TDC1』與BDC1』之間、以及TDC2』與BDC2』之間)幾乎不變化(嚴格來說是稍稍變化)，因此，機械壓縮比變小。並且，通過氣缸體朝第二氣缸組方向平行移動，由此，如圖2所示，第二氣缸組中的上止點的活塞銷位置相比第一氣缸組中的上止點的活塞銷位置進一步下降，第二氣缸組的機械壓縮比相比第一氣缸組的機械壓縮比變小。圖3示出圖I的聯杆機構的第一臂23a(或者第二臂23b)的動作，以實線所示的位置是與氣缸體的最下位置對應的第一臂23a的第一轉動位置SL。如上所述，在該氣缸體的最下位置(內燃機中心軸線CL方向的位移量0)，從正面觀察時，氣缸體的中心軸線BL與內燃機中心軸線CL 一致。並且，以點劃線所示的第一臂23a的第二轉動位置SH與氣缸體的最上位置(內燃機中心軸線CL方向的位移量d2)對應。在使氣缸體從最下位置朝最上位置移動的期間，直到第一臂23a到達與內燃機中心軸線CL正交的水平位置，氣缸體的中心軸線BL以從內燃機中心軸線CL朝水平方向(在本實施方式中為第二氣缸組側方向)逐漸遠離的方式平行移動，當第一臂23a到達水平位置時，氣缸體的中心軸線BL從內燃機中心軸線CL在水平方向最大程度地離開。當進一步使第一臂23a轉動時，氣缸體的中心軸線BL在水平方向以朝內燃機中心軸線CL逐漸接近的方式平行移動，當第一臂23a到達相對於水平軸線與對應於氣缸體的最下位置的第一臂23a的第一轉動位 置SL對稱的第三轉動位置SM時，氣缸體的中心軸線BL與內燃機中心軸線CL 一致。第一臂23a的第三轉動位置SM對應於氣缸體的特定位置(內燃機中心軸線CL方向的位移量dl)。當進一步使第一臂23a轉動時，氣缸體的中心軸線BL以從內燃機中心軸線CL朝水平反方向(在本實施方式中為第一氣缸組側方向)逐漸遠離的方式平行移動。這樣，在圖2中，當使氣缸體朝上方向(內燃機中心軸線)移動距離L2時，氣缸體同時朝第一氣缸組側方向平行移動距離D2。由此，在氣缸體的特定位置與內燃機中心軸線CL 一致的氣缸體的中心軸線BL從內燃機中心軸線CL朝第一氣缸組側方向離開距離D2而到達BL」所示的位置。並且，從正面觀察的交點BC到達BC」所示的位置，第一氣缸組的氣缸的活塞銷的上止點位置以及下止點位置分別成為TDC1」以及BDC1」，第二氣缸組的氣缸的活塞銷的上止點位置以及下止點位置分別成為TDC2」以及BDC2」。Al」是內燃機曲軸也與氣缸體共同移動時的第一氣缸組的氣缸的活塞銷的假想上止點位置，A2」是內燃機曲軸也與氣缸體共同移動時的第二氣缸組的氣缸的活塞銷的假想上止點位置。這樣，上止點的活塞銷位置從Al」以及A2」分別朝TDC1」以及TDC2」下降，因此上止點曲軸角度的氣缸容積變大，另一方面，行程容積(TDC1與BDCl之間、TDC2與BDC2之間、TDC1」與BDC1」之間、以及TDC2」與BDC2」之間)幾乎不變(嚴格來說稍稍變化)，因此機械壓縮比變小。並且，通過氣缸體朝第一氣缸組方向平行移動，如圖2所示，第一氣缸組中的上止點的活塞銷位置相比第二氣缸組中的上止點的活塞銷位置進一步下降，第一氣缸組的機械壓縮比小於第二氣缸組的機械壓縮比。圖4是示出相對於氣缸體的內燃機中心軸線方向(垂直方向)的變化量d的機械壓縮比的變化的曲線圖，實線El以及E2表示利用在圖3中說明了的本實施方式的聯動機構使氣缸體移動時的第一氣缸組以及第二氣缸組的機械壓縮比。如上所述，當氣缸體的中心軸線BL相比內燃機中心軸線CL朝第二氣缸組側離開時，第一氣缸組的機械壓縮比大於第二氣缸組的機械壓縮比，當氣缸組的中心軸線BL相比內燃機中心軸線CL朝第一氣缸組側離開時，第一氣缸組的機械壓縮比小於第二氣缸組的機械壓縮比。並且，當氣缸體的中心軸線BL與內燃機中心軸線CL 一致時，第一氣缸組的機械壓縮比等於第二氣缸組的機械壓縮比。由此，在本實施方式中，在氣缸體的最下位置(d = 0)以及特定位置(d = dl)處，第一氣缸組的機械壓縮比等於第二氣缸組的機械壓縮比。與此相對，在一般的壓縮比可變V型內燃機中，如圖3中以虛線所示，對應於氣缸體的最下位置(d = 0)的第一臂23的轉動位置SLP和對應於氣缸體的最上位置(d = d2)的第一臂23a的轉動位置SHP相對於水平軸線相互對稱，在這些轉動位置SLP以及SHP處，氣缸體的中心軸線BL與內燃機中心軸線CL 一致。在圖4中，虛線EPl以及EP2示出一般的壓縮比可變V型內燃機的情況下的第一氣缸組以及第二氣缸組的機械壓縮比，在氣缸體的最下位置(d = 0)以及最上位置(d = d2)處，第一氣缸組的機械壓縮比等於第二氣缸組的機械壓縮比。圖5是示出相對於氣缸體的內燃機中心軸線方向(垂直方向)的位移量d的第一氣缸組的機械壓縮比與第二氣缸組的機械壓縮比之間的偏差的變化的曲線圖，實線dE表示本實施方式的情況，虛線dEP表 示一般的壓縮比可變V型內燃機的情況。如圖5所示，氣缸體的中心軸線BL與內燃機中心軸線CL越是離開，則第一氣缸組的機械壓縮比與第二氣缸組的機械壓縮比之差(偏差的絕對值)越大，像本實施方式這樣，通過將氣缸體的中心軸線BL與內燃機中心軸線CL 一致的位置設定成從氣缸體的最上位置朝最下位置側的特定位置，能夠縮小氣缸體的中心軸線BL與內燃機中心軸線CL之間的最大離開距離，與一般的壓縮比可變V型內燃機相比較，氣缸體的各位置處的第一氣缸組與第二氣缸組之間的機械壓縮比差並不那麼大。圖6是示出基於本發明的壓縮比可變V型內燃機的另一實施方式的概要圖。以下僅對與圖I的實施方式的不同點進行說明。在圖6中，100為氣缸體。在氣缸體100中，第一氣缸組側部分IOOa與第二氣缸組側部分IOOb形成一體。在氣缸組100中，在第一氣缸組側部分IOOa的側面下部設置有第一支架200a，在第二氣缸組側部分IOOb的側面下部設置有第二支架200b。第一支架200a經第一連結軸260a與固定於第一齒輪210a的旋轉軸220a的第一臂230連結，第二支架200b經第二連結軸260b與固定於第二齒輪210b的旋轉軸220b的第二臂230b連結。在驅動軸240配置有第一蝸輪250a和第二蝸輪250b，在第一蝸輪250a嚙合有第一齒輪210a，在第二蝸輪250b嚙合有第二齒輪210b。通過使驅動軸240旋轉，第一蝸輪250a以及第二蝸輪250b分別使第一齒輪210a以及第二齒輪210b朝相同方向(在圖I中為逆時針方向)轉動。由此，經旋轉軸220a以及220b使第一臂230a以及第二臂230b朝相同方向轉動，這樣，從正面觀察時使氣缸體100邊沿著第一連結軸260a以及第二連結軸260b的圓弧軌道在水平方向(在圖I中為第二氣缸組側方向)移動邊在上下方向(穿過內燃機曲軸中心CC的內燃機中心軸線CL方向)相對於曲軸箱相對移動。圖7是用於對圖6的壓縮比可變V型內燃機中的機械壓縮比的變更進行說明的圖。在本實施方式中，在氣缸體的最下位置處，第一氣缸組的氣缸中心線與第二氣缸組的氣缸中心線的從正面觀察時的交點BC與內燃機曲軸中心CC 一致。並且，如圖6所示，從正面觀察時，在氣缸體的最下位置，在穿過從正面觀察時的交點BC的氣缸體的中心軸線BL和穿過內燃機曲軸的中心CC的內燃機中心軸線CL之間形成有銳角角度a，第一氣缸組的氣缸中心軸線La與內燃機中心軸線CL之間的第一銳角角度THlO小於第二氣缸組的氣缸中心軸線Lb與內燃機中心軸線CL之間的第二銳角角度TH20。圖6的聯杆機構的動作是一般的聯杆機構的動作，例如，在圖3中，對應於氣缸體的最下位置(內燃機中心軸線CL方向的位移量0)的第一臂230a(或者第二臂230b)的轉動位置為以虛線所示的SLP，對應於氣缸體的最上位置(內燃機中心軸線CL方向的位移量d2)的第一臂230a (或者第二臂230b)的轉動位置為以虛線所示的SHP。第一臂23a的轉動位置SLP和第一臂23a的轉動位置SHP相對於水平軸線相互對稱，在氣缸體的最下位置，第一氣缸組的機械壓縮比等於第二氣缸組的機械壓縮比。如圖7所示，當氣缸體在這種圓弧軌道上移動之際，氣缸體的中心軸線BL與內燃機中心軸線CL之間的銳角角度a始終被維持，當氣缸體朝上方向(內燃機中心軸線方向)移動距離L3時，氣缸體同時以最下位置為基準朝第二氣缸組側方向平行移動距離D3。由此，從正面觀察時的交點BC到達BC』所示的位置,第一氣缸組的氣缸的活塞銷的上止點位置以及下止點位置分別到達TDC1』以及BDC1』，第二氣缸組的氣缸的活塞銷的上止點位置以及下止點位置分別到達TDC2』以 及BDC2』。Al』是當內燃機曲軸也與氣缸體共同移動時的第一氣缸組的氣缸的活塞銷的假想上止點位置，A2』是當內燃機曲軸也與氣缸體共同移動時的第二氣缸組的氣缸的活塞銷的假想上止點位置。借組這樣的氣缸體的最初的移動，在第一氣缸組以及第二氣缸組中，上止點的活塞銷的位置從Al』以及A2』分別朝TDC1』以及TDC2』下降，因此上止點曲軸角度的氣缸容積變大，另一方面，行程容積(TDC1與BDCl之間、TDC2與BDC2之間、TDC1』與BDCl，之間、以及TDC2』與BDC2』之間)幾乎不變(嚴格來說稍稍變化)，因此，機械壓縮比變小。像本實施方式這樣，當從正面觀察時，在氣缸體的最下位置處，在穿過從正面觀察時的交點BC的氣缸體的中心軸線BL與穿過內燃機曲軸的中心CC的內燃機中心軸線CL之間形成有銳角角度a，且第一氣缸組的氣缸中心軸線La與內燃機中心軸線CL之間的第一銳角角度THlO小於第二氣缸組的氣缸中心軸線Lb與內燃機中心軸線CL之間的第二銳角角度TH20的情況下，通過氣缸體朝第二氣缸組方向平行移動，第二氣缸組中的上止點的活塞銷位置存在相比第一氣缸組中的上止點的活塞銷位置進一步下降的傾向。另一方面，通過氣缸體朝內燃機中心軸線方向移動，第一氣缸組中的上止點的活塞銷位置存在相比第二氣缸組中的上止點的活塞銷位置進一步下降的傾向。當通過氣缸體的進一步移動而使氣缸體朝上方向(內燃機中心軸線方向)移動距離L4時，氣缸體同時以最下位置為基準朝第二氣缸組側方向平行移動距離D4。由此，從正面觀察時的交點BC到達BC」所示的位置，第一氣缸組的氣缸的活塞銷的上止點位置以及下止點位置分別到達TDC1」以及BDC1」，第二氣缸組的氣缸的活塞銷的上止點位置以及下止點位置分別到達TDC2」以及BDC2」。Al」是內燃機曲軸也與氣缸體共同移動時的第一氣缸組的氣缸的活塞銷的假想上止點位置，A2」是內燃機曲軸也與氣缸體共同移動時的第二氣缸組的氣缸的活塞銷的假想上止點位置。這樣，上止點的活塞銷的位置從Al」以及A2」分別朝TDC1」以及TDC2」下降，因此，上止點曲軸角度的氣缸容積變大，另一方面，行程容積(TDC1與BDCl之間、TDC2與BDC2之間、TDC1」與BDC1」之間、以及TDC2」與BDC2」之間)幾乎不變(嚴格來說稍稍變化)，因此，機械壓縮比變小。這樣，當氣缸體朝上方移動的移動量變大、同時朝第二氣缸組側移動的移動量變小時，第一氣缸組中的上止點的活塞銷位置相比第二氣缸組中的上止點的活塞銷位置進一步下降，第一氣缸組的機械壓縮比相比第二氣缸組的機械壓縮比變小。這樣，在第六實施方式中，相對於氣缸體的內燃機中心軸線方向(垂直方向)的變化量d的第一氣缸組的機械壓縮比與第二氣缸組的機械壓縮比之間的偏差如圖5的dE那樣變化，能夠得到與圖I的實施方式同樣的效果。
然而，在以內燃機載荷越高則越縮小機械壓縮比的方式進行控制的情況下，通常運轉時的內燃機載荷在最大內燃機載荷的約70%以下，因此，如果能夠在氣缸體的特定位置(第一氣缸組的機械壓縮比等於第二氣缸組的機械壓縮比的氣缸體的位移量dl的位置)實現內燃機載荷為最大內燃機載荷的約70%時的期望內燃機壓縮比，在除去運轉機會少的高載荷運轉的通常運轉時，氣缸體的位置主要被控制在從最下位置到特定位置之間的位置，能夠使第一氣缸組的機械壓縮比與第二氣缸組的機械壓縮比之差比較小。並且，即便氣缸體的特定位置設定在從最下位置到最上位置的圓弧軌道上的、距離最下位置約2/3的位置(圖3中示出第一實施方式的情況)，在氣缸體位於被設定成從最下位置到特定位置附近之間的位置的高機械壓 縮比側的通常運轉中，能夠使第一氣缸組的機械壓縮比與第二氣缸組的機械壓縮比之差比較小。並且，氣缸體的特定位置也可以是朝內燃機中心軸線方向移動的移動距離的約2/3的位置。並且，氣缸體的特定位置也可以設定成氣缸體的各位置中的、使得第一氣缸組的機械壓縮比與第二氣缸組的機械壓縮比之差的合計值最小的位置。即，也可以將氣缸體的特定位置(位移量dl)設定成使得圖5中利用曲線dE和dE = 0的線包圍的面積Rl與面積R2(正值)的合計面積最小。由此，在氣缸體被設定在從最下位置到特定位置附近之間的位置的高機械壓縮比側的通常運轉中，能夠使第一氣缸組的機械壓縮比與第二氣缸組的機械壓縮比之差比較小，並且，在氣缸體的各位置處，均能夠縮小第一氣缸組的機械壓縮比與第二氣缸組的機械壓縮比之差。並且，也可以將氣缸體的特定位置(位移量dl)設定成如圖5所示，使得氣缸體從最下位置(d = 0)到特定位置的第一氣缸組的機械壓縮比與第二氣缸組的機械壓縮比之差的最大值dEMl等於氣缸體從特定位置到最上位置(d = d2)的第一氣缸組的機械壓縮比與第二氣缸組的機械壓縮比之差的最大值dEM2。由此，在氣缸體位於被設定成從最下位置到特定位置附近之間的位置的高機械壓縮比側的通常運轉中，能夠使第一氣缸組的機械壓縮比與第二氣缸組的機械壓縮比之差比較小，並且，在氣缸體的各位置處，均能夠縮小第一氣缸組的機械壓縮比與第二氣缸組的機械壓縮比之差。標號說明IOUOO :氣缸體；10a、100a :第一氣缸組側部分；10b、100b :第二氣缸組側部分；BL :氣缸體的中心軸線；CL :內燃機中心軸線。
權利要求
1.一種壓縮比可變V型內燃機，該壓縮比可變V型內燃機使兩個氣缸組的氣缸體一體化、並使一體化了的所述氣缸體以從內燃機曲軸離開的方式相對於曲軸箱沿著圓弧軌道相對移動， 所述壓縮比可變V型內燃機的特徵在幹， 所述圓弧軌道設定成當所述氣缸體位於距離所述內燃機曲軸最近的最下位置時以及所述氣缸體位於所述最下位置與距離所述內燃機曲軸最運的最上位置之間的特定位置吋，一方的氣缸組側的機械壓縮比等於另一方的氣缸組側的機械壓縮比。
2.根據權利要求I所述的壓縮比可變V型內燃機，其特徵在幹， 所述特定位置設定成使得與從所述最下位置到所述特定位置的所述氣缸體的各位置對應的機械壓縮比適合從最小內燃機載荷運轉到最大內燃機載荷的約70 %的內燃機載荷運轉的各運轉。
3.根據權利要求I所述的壓縮比可變V型內燃機，其特徵在幹， 所述特定位置設定在從所述最下位置到所述最上位置的所述圓弧軌道上的、距離所述最下位置約2/3的位置。
4.根據權利要求I至3中任一項所述的壓縮比可變V型內燃機，其特徵在幹， 當所述氣缸體位於所述最下位置時以及所述氣缸體位於所述特定位置時，從正面觀察時，所述氣缸體的中心軸線與穿過所述內燃機曲軸的中心的內燃機中心軸線一致，一方的氣缸組側的機械壓縮比等於另一方的氣缸組的機械壓縮比，從正面觀察時，所述氣缸體位於所述最下位置與所述特定位置之間時的所述氣缸體的中心軸線、與所述氣缸體位於所述特定位置與所述最上位置之間時的所述氣缸體的中心軸線，從所述內燃機中心軸線相互朝相反側離開。
5.根據權利要求I至3中任一項所述的壓縮比可變V型內燃機，其特徵在幹， 當所述氣缸體位於所述最下位置時，從正面觀察時，所述氣缸體的中心軸線相對於穿過所述內燃機曲軸的中心的內燃機中心軸線具有銳角的傾斜，一方的氣缸組的氣缸中心軸線與所述內燃機中心軸線之間的第一鋭角角度小於另一方的氣缸組的氣缸中心軸線與所述內燃機中心軸線之間的第二銳角角度，一方的氣缸組側的機械壓縮比等於另一方的氣缸組的機械壓縮比，當所述氣缸體相對於所述曲軸箱沿著所述圓弧軌道相對移動時，從正面觀察時，所述氣缸體沿著所述內燃機中心軸線方向移動、並以所述最下位置為基準朝所述另一方的氣缸組側方向平行移動，當所述氣缸體位於所述特定位置時，一方的氣缸組側的機械壓縮比等於另一方的氣缸組的機械壓縮比。
全文摘要
本發明提供壓縮比可變V型內燃機。在本發明的壓縮比可變V型內燃機中，使兩個氣缸組的氣缸體(10)一體化、並使一體化了的氣缸體以從內燃機曲軸離開的方式相對於曲軸箱沿著圓弧軌道相對移動，圓弧軌道設定成當氣缸體位於距離內燃機曲軸最近的最下位置時以及氣缸體位於最下位置與距離內燃機曲軸最遠的最上位置之間的特定位置時，一方的氣缸組側的機械壓縮比等於另一方的氣缸組側的機械壓縮比。
文檔編號F02B75/04GK102713199SQ20098016189
公開日2012年10月3日 申請日期2009年11月13日 優先權日2009年11月13日
發明者久湊直人, 神山榮一, 立野學 申請人:豐田自動車株式會社